シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）根における窒素とホルモンに対するトランスクリプトミクスおよび表現型の応答のコンビナトリアル相互作用ネットワーク

Sci. Signal. 25 Oct 2016:
Vol. 9, Issue 451, pp. rs13
DOI: 10.1126/scisignal.aaf2768

Daniela Ristova^1,2, Clément Carré^3,4, Marjorie Pervent³, Anna Medici³, Grace Jaeyoon Kim¹, Domenica Scalia¹, Sandrine Ruffel³, Kenneth D. Birnbaum¹, Benoît Lacombe³, Wolfgang Busch², Gloria M. Coruzzi¹, and Gabriel Krouk^3,*

¹ Center for Genomics and Systems Biology, Department of Biology, New York University, New York, NY 10003, USA.
² Gregor Mendel Institute, Austrian Academy of Sciences, Vienna Biocenter, Dr. Bohr-Gasse 3, A-1030 Vienna, Austria.
³ Laboratoire de Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes, UMR CNRS/INRA/SupAgro/UM, Institut de Biologie Intégrative des Plantes "Claude Grignon," Place Viala, 34060 Montpellier Cedex, France.
⁴ Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck, Place Eugene Bataillon, 34090 Montpellier, France.

* Corresponding author. Email: gkrouk@gmail.com

要約

植物は、動物の生命を維持する食物網の基盤を形成している。栄養素や日光などの外因性因子とホルモンなどの内因性因子が、植物の成長と発達の両方を協調的に制御している。われわれは、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana ）が根の成長と発達を制御するために栄養素とホルモンのシグナル伝達経路をどのように統合しているかを、栄養素である硝酸塩およびアンモニウムと、ホルモンであるオーキシン、サイトカイニンおよびアブシジン酸、さらにこれら因子のすべての二成分組み合わせによる、組み合わせ処理の効果を検討することにより評価した。われわれは、数時間にわたるゲノムワイドな遺伝子発現の短期的な変化と、数日にわたる根の発達および構築に及ぼす長期的な影響をモニターし、統合した。解析から、論理的ゲートの挙動を示す応答を含め、栄養素とホルモンシグナルのクロストークおよびフィードバックにおける傾向が明らかにされた。このことは、シグナルの特定の組み合わせが存在する場合にのみ、それらの応答が引き起こされることを意味している。これらのデータからわれわれは、シグナル伝達分子、遺伝子発現の早期調節、およびその後の根の表現型の変化から構成される、多変量ネットワークモデルを作成した。この多変量ネットワークモデルから、根の発達の制御に重要な役割を果たす数種の遺伝子を特定した。このことは、真核生物が多因子的シグナル伝達インプットをどのように管理しているかの理解に役立つと考えられる。

Citation: D. Ristova, C. Carré, M. Pervent, A. Medici, G. J. Kim, D. Scalia, S. Ruffel, K. D. Birnbaum, B. Lacombe, W. Busch, G. M. Coruzzi, G. Krouk, Combinatorial interaction network of transcriptomic and phenotypic responses to nitrogen and hormones in the Arabidopsis thaliana root. Sci. Signal. 9, rs13 (2016).